АМС второго поколения

АМС второго поколения. Станции нового поколения Венера-9 и Венера-10, достигшие планеты в октябре 1975 года, стали первыми искусственными спутниками Венеры, а их спускаемые аппараты совершили мягкую посадку на освещенной стороне планеты. На станциях второго поколения информация со спускаемых аппаратов передавалась на орбитальный аппарат, а затем ретранслировалась на Землю. Это привело к значительному увеличению количества получаемой информации.

Впервые были переданы панорамные телевизионные изображения с другой планеты, измерены на спускаемых аппаратах плотность, давление, температура атмосферы, количество водяного пара, проведены нефелометрические измерения частиц облаков, измерения освещенности в различных участках спектра. Для измерений характеристик грунта помимо гамма-спектрометра использовался радиационный плотномер. Искусственные спутники позволили получить телевизионные изображения облачного слоя, распределение температуры по верхней границе облаков, спектры ночного свечения планеты, провести исследования водородной короны, многократное радиопросвечивание атмосферы и ионосферы, измерение магнитных полей и околопланетной плазмы.

Большое внимание привлекло обнаружение гроз и молний в слое облачности на планете. Данные оптических измерений показали, что энергетические характеристики венерианских молний в 25 раз превосходят параметры земных молний. На панорамах, составленных из телевизионных изображений, переданных со спускаемого аппарата Венеры-9 видны выходы коренных пород развалы камней могут быть результатом смещений в коре и служить подтверждением тектонической активности на Венере.

В целом поверхность Венеры - это горячая сухая каменистая пустыня. В 1978 году по межпланетной трассе прошли и достигли заданной цели еще два посланца - Венера-11 и Венера-12, основной задачей которых было детальное исследование химического состава нижней атмосферы методами масс-спектрометрии, газовой хроматографии, оптической и рентгеновской спектроскопии. Были измерены количества азота, окиси углерода, двуокиси серы, водяного пара, серы, аргона, неона и определены изотопные отношения аргона, неона, кислорода, углерода, обнаружены хлор и сера в частицах облаков, получены детальные данные по поглощению солнечного излучения на различных высотах в атмосфере, необходимые для изучения его теплового режима.

Специальным приемником были зарегистрированы импульсы электромагнитного излучения, указывающие на существование электрических зарядов в атмосфере наподобие земных молний.

На пролетных аппаратах были установлены ультрафиолетовые спектрометры для исследования состава верхней атмосферы. Основная составляющая атмосферы Венеры - углекислый газ 96 по объему, азот 4, окись углерода, двуокись серы, кислорода практически нет, содержание водяного пара, по-видимому, колеблется от 0,1 - 0,4 под облачными слоями до 15-30 выше них. Наземными спектроскопическими исследованиями найдены также молекулы HCl. Температура атмосферы Венеры у поверхности планеты на уровне, соответствующем радиусу 6052 км 735о К, давление 9 МПа, плотность газа в 60 раз больше, чем в земной атмосфере.

Атмосфера Венеры до 50 км от поверхности сохраняется близкой к адиабатической, а выше 50 км температурный градиент уменьшается приблизительно вдвое. Суточные колебания температуры у поверхности 1 К, а на высоте 50-80 км достигают 15-20 К. Температура верхней границы облачного слоя в приполярной зоне на 5-10 К выше, чем у экватора, что, видимо, связано с изменением высоты расположения облаков.

Высокая температура атмосферы у поверхности объясняется действием парникового эффекта согласно данным прямых измерений значительная часть солнечного излучения 3 - 4 достигает поверхности и нагревает ее, а сильная непрозрачность для собственного инфракрасного излучения плотной углекислой атмосферы с примесью водяного пара препятствует остыванию поверхности. Обнаружена высокая грозовая активность Венеры интенсивность электрических разрядов, регистрировавшаяся по частоте следования низкочастотных импульсов на спускаемых аппаратах Венера-11 и Венера-12, оказалась во много раз выше, чем на Земле. Очевидно вблизи поверхности Венеры возникают электрические поля с напряженностью в сотни кВм. Высокая грозовая активность предположительно объясняется наличием действующих вулканов на поверхности Венеры.

Космические исследования показали, что собственное магнитное поле планеты невелико магнитный момент Венеры не превышает 5 - 10 магнитного поля Земли. Одновременно с Венерой-11 и Венерой-12 проходила работа американского проекта Пионер-Венера, который включал спутник и четыре атмосферных зонда с аппаратурой для измерения давления, плотности, температуры, оптической толщины облаков и теплового излучения в атмосфере. На одном из зондов были дополнительно установлены масс-спектрометр, газовый хроматограф, спектрометр размеров аэрозольных частиц и два фотометра.

На борту спутника находились масс-спектрометры нейтронного и ионного состава, ультрафиолетовый спектрометр, инфракрасный радиометр, поляриметр, магнитометр, анализаторы плазмы и электрических полей, радар для исследования рельефа. 4 декабря 1978 года на околопланетную орбиту выведен американский космический аппарат Пионер-Венера-1, а 9 декабря на Венере в четырех точках планеты совершили посадку один большой и три малых зонда большой и один малый на дневную сторону, 2 других малых - на ночную поверхность, доставленные космическим аппаратом Пионер-Венера-2 сам космический аппарат сгорел в атмосфере Венеры.

Во время этих экспериментов были проведены исследования структуры, химического состава, оптических свойств и теплового режима атмосферы, свойств облаков.

Проведены также измерения нейтрального и ионного состава верхней атмосферы плазменные и магнитные измерения методом радиовысотометрии исследован рельеф значительной части планеты. Один из самых сложных за всю историю исследований Венеры комплексный эксперимент был осуществлен с помощью АМС Венера-13 и Венера-14 1982 год. На спускаемых аппаратах была установлена усовершенствованная аппаратура химического анализа атмосферы масс-спектрометры, газовые хроматографы, оптические и рентгеновские спектрометры для исследования частиц облачного слоя. На этих станциях впервые были получены цветные панорамы поверхности планеты.

Спускаемые аппараты провели бурение грунта при температуре 4700 С и давлении у поверхности 93,5105 Па. Раскаленный грунт, добытый буровой установкой, транспортировался по сложной системе трубопроводов внутрь прочного корпуса спускаемого аппарата, где был проведен его химический анализ.

Анализ позволил определить содержание в грунте окислов магния, алюминия, кремния, железа, калия, кальция, титана и магния. Впервые измерены электропроводность и механическая прочность грунта, а также выполнен простейший сейсмический эксперимент. Программа атмосферных измерений позволила провести измерение содержания инертных газов - аргона, неона, криптона, ксенона - и большинства их изотопов, что очень важно для понимания процесса формирования атмосферы Венеры.

Ведь большинство изотопов являются реликтовыми, т. е. их содержание не изменялось со времени формирования атмосферы. Кроме того, был выполнен комплекс измерений содержания серосодержащих и других малых компонентов атмосферы. Эти измерения подтвердили, что сера является основным элементом, определяющим состав венерианских облаков.

Главной целью космического эксперимента на искусственных спутниках Венеры автоматических межпланетных станциях Венера-15 и Венера-16 1983 год являлось радиолокационное картографирование поверхности северного полушария с помощью радиолокаторов бокового обзора. Впервые получены радиолокационные изображения северной приполярной области Венеры. На изображениях различаются кратеры, гряды, возвышенности, крупные разломы, горные хребты и детали рельефа размером 1-2 км. На спутниках были также установлены приборы для зондирования поверхности и атмосферы планеты в радиодиапазоне и инфракрасный Фурье-спектрометр, созданный учеными ГДР и СССР для исследования химического состава, строения, теплового режима и динамики атмосферы на высотах 55-100 км. В декабре 1984 г. с интервалом в 6 суток в Советском Союзе были запущены идентичные АМС Вега-1 и Вега-2. Каждая из этих станций состояла из пролетного и спускаемого аппаратов. Целью запуска явилось исследование Венеры с помощью спускаемых аппаратов и изучение кометы Галлея пролетными аппаратами с расстояния около 10 000 км. Спускаемый аппарат состоял из аэростатного зонда и посадочного аппарата.

За двое суток до входа в атмосферу Венеры от пролетного аппарата отделился спускаемый аппарат, который при входе в атмосферу планеты разделился на аэростатный зонд и посадочный аппарат. 11 и 15 июля 1985 года впервые в атмосфере Венеры наполнились гелием оболочки аэростатов диаметром 3,4 м 200 лет назад, в 1783 году, подобный эксперимент был выполнен на Земле братьями Жозефом и Жакком Монгольфье.

Аэростатные зонды, рассчитанные на работу в течение двух земных суток, несли комплекс метеоприборов датчик давления, два датчика температуры, анемометр для измерения вертикального компонента скорости ветра, нефелометр для измерения плотности аэрозоля и индикатор наличия световых вспышек.

По сигналам, передаваемым аэростатами на пролетные аппараты и далее на Землю, с помощью 17 наземных радиотелескопов, расположенных на территории СССР, Европы, Северной и Южной Америки, Австралии, Африки, определялись координаты и скорость движения аэростатов.

На каждом посадочном аппарате имелся комплекс из девяти приборов для исследования характеристик атмосферы и поверхности Венеры. Осуществление программы АМС Вега 1, 2 позволило впервые выполнить уникальный эксперимент по прямому измерению скорости ветра в верхней части венерианского облачного покрова. В таблице 2 приведен перечень пионерских измерений физических характеристик планеты Венера и ее околопланетного пространства.

Таблица 2. Перечень пионерских измерений характеристик Венеры с АМС Исследования, измерения, проведенные с АМСНазвание АМСГодИсследование околопланетной плазмы и магнитного поля вблизи планетыМаринер - 21962Измерения радиоизлучения в см-диапазонеМаринер - 21962Обнаружение углекислой атмосферыВенера - 41967Прямое измерение температуры и давления в подоблачной атмосфереВенера - 41967Измерение скорости ветра в атмосфереВенера - 41967Обнаружение у планеты водородной короныВенера - 4 Маринер - 51967Обнаружение у планеты ионосферыМаринер - 51967Прямое измерение содержания азота и водяного параВенера - 5, 61969Прямое измерение температуры поверхностиВенера - 71970Прямое измерение давления у поверхностиВенера - 81972Изучение химического состава поверхности U, K, ThВенера - 81972Радиолокационное изучение рельефа и характеристик грунта в районе посадкиВенера - 81972Измерение высоты верхней границы облаковМаринер - 101974Картографирование поверхности с АМСВенера - 9, 101975Измерение плотности грунтаВенера - 101975Обнаружение пыли на поверхностиВенера - 9, 101975Прямое измерение ионного состава верхней атмосферыПионер- Венера - 1, 21978Определение теплового баланса в атмосфереПионер-Венера - 1, 21978Доказательство отсутствия магнитного поляПионер-Венера - 1, 21978Измерения содержания малых газовых компонентов атмосферыВенера - 11, 12 Пионер-Венера - 1, 21978Обнаружение электрических разрядов в атмосфереВенера - 11, 121978Обнаружение тектонической деятельностиПионер- Венера - 11978Обнаружение кратеров на поверхностиПионер-Венера - 11978Получение топографической карты 90 поверхностиПионер-Венера - 11978 -1979Получение цветного изображения поверхности и венерианского небаВенера - 13, 141982Определение элементного состава грунтаВенера - 13, 141982Определение содержания водяного пара в атмосфереВенера - 13, 141982Подтверждение того, что сера - основной элемент в составе облачного слояВенера - 13, 141982Радиолокационная съемка поверхности и построение карт северного полушария планетыВенера - 15, 161984Исследование характеристик аэрозоляВега - 1, 21985 Программа Магеллан Хотя наши знания об атмосфере Венеры и крупномасштабных характеристиках ее поверхности, полученные в результате исследований с помощью АМС, очень обширны, мы знаем очень мало о горах и долинах, кратерах и потоках лавы - о деталях геологии Венеры.

Мы хотели бы знать, как форма венерианской поверхности менялась под воздействием вулканической и тектонической деятельности недр планеты, под влиянием водной и ветровой эрозии.

Активны ли до сих пор все эти процессы В поисках ответов на эти важнейшие вопросы американскими учеными запланирована программа Магеллан.

Эта программа впервые для США будет использовать спутниковые измерения характеристик планеты Венера.

Космический корабль с аппаратурой активной локации Магеллан, позволяющей получать изображения планеты и ее подповерхностного слоя, будет запущен с земного космического корабля Шаттл Антлантис.

Через год и три месяца он выйдет на орбиту вокруг Венеры.

Так будет выглядеть Магеллан на фоне облачной Венеры. В течение следующих 243 дней период обращения Венеры будут проводиться радиометрические, альтиметрические измерения и картографическая съемка Венеры с помощью радара при каждом облете этой планеты за 3,5 часа. От 70 до 90 венерианской поверхности будет охвачено радарным картированием с высоким разрешением от 250 до 600 м, т.е. с разрешением, которое почти в 10 раз лучше, чем все предыдущие карты Венеры.

Тот факт, что Магеллан будет посылать данные на Землю в течение каждого облета планеты, позволит ученым на Земле точно измерить легкие изменения в орбитальном движении АМС, вызванные изменениями венерианского гравитационного поля. Данные этих измерений внесут существенный вклад в наши знания о природе внутренней структуры тела Венеры.